谈谈量子计算基本原理和现状概况

曾经中科院召开发布会正式宣布：“世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生”。

这件事当然要点赞，不过也要有正确的姿势。

几个要点

有人在激动之余，把这件事理解为“世界第一台量子计算机诞生”，这显然就不对了。也没有正确理解中科大潘建伟、陆朝阳、朱晓波和浙大王浩华等教授，经过长期攻关获得的这一成果。

中国这台量子计算机性能如何？通过公开信息可见：

■ 目前只有一个单光子的量子模拟机，并且证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。

■ 这个科研用的模拟机，性能比人类第一台电子管计算机（1946年诞生）和第一台晶体管计算机（1954年诞生）快10-100倍。

实际上，这件事的突破之处体现在以下三个方面：

1、 高效率多光子玻色采样

在玻色采样这个问题上，量子算法有着指数级的优势。潘建伟团队制造出一台专门计算玻色采样的光量子计算机，在计算三光子、四光子、五光子玻色采样问题时，计算速度比国外同行和早期计算机要快。

2、超导电路中实现10比特纠缠和并行逻辑运算

就目前已经公开的情况看，是超导量子系统中最多的比特纠缠数，这在全世界也是处于领先的水平。

3、使用超导量子处理器求解线性方程组

在四个超导量子比特上，证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。

先说到这里，懂的自然懂，不懂的应该还是不懂……有专业人士给了量子位一个简单的总结：是个很棒的成果，但仍然需要冷静看待。

基本原理和现状概况

昨天不少读者在后台留言，希望解释一下量子计算机。那么，接下来量子位就强行讲讲量子计算机。

目前量子计算机有很多实现的方法，上面潘建伟团队使用的就是超导+多光子的方法。除此以外，还有半导体量子芯片和离子阱等等路径。

为了制造量子计算机，谷歌、IBM想出的办法是用超导回路，深耕半导体行业几十年的英特尔希望用传统的硅晶体管，而一家名为ionQ的公司则是使用离子。

核心原理无非一个：进入量子力学奇怪和反直觉的世界（包括叠加态以及纠缠、隧穿），加快计算速度。

与传统计算机使用0或者1的比特来存储信息不同，量子计算机使用量子比特来存储信息。量子比特存储的信息可能是0、可能是1，或者有可能既是0也是1。

量子力学认为，微观物体可以处于一种“似是而非”的状态，即一个原子可以同时处于两种状态。

1个量子比特可以存储2种状态的信息，也就是0和1；2个量子比特就可以存储4种状态的信息，3个8种，4个16种。

量子计算机的性能随着“量子比特”的增加呈指数增长，而传统计算机按“比特位”呈线性增长。总有那么一个临界点，量子计算机的性能就会超过传统计算机。

虽然量子计算机看似美好，但目前还有许多挑战，最大的问题在于这些计算机的精度相比传统计算机实在是低太多了。一些微小的扰动，都可能带来极大的破坏。

不久前，在IBM在和ionQ公司的一次量子计算机大比拼中，两家开发的计算机分别只有35%和77%的运算正确率。

这还只是5个量子比特的情况，如果是有成千上万个量子比特，那量子计算机恐怕根本不可能得到正确的结果。

而且5个量子比特的计算机现阶段远远落后于我们手中的笔记本电脑。

长什么样？举个栗子

说一千道一万，量子计算机到底社么样？我们来举一个真实的“栗子”：D-Wave。这家加拿大公司是量子计算机界一个充满争议的明星。

D-Wave开发出了世界上第一台商用量子计算机。年初，他们推出可以处理2000量子比特的第四代产品：2000Q，售价超过1亿元人民币。